KR20160127453A - 인덕션 보일러를 이용한 가열시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 간단한 가열구조에 의해 소요되는 소비전력을 대폭적으로 절감할 수 있어 경제적인 운전이 가능할 뿐만 아니라 간단한 구성에 따른 예열구조에 의해 가열효과를 증대시킬 수 있으며, 스팀을 이용한 자가발전 구조에 의해 시스템의 경제성을 확보할 수 있는 새로운 구조의 인덕션 보일러 및 이를 이용한 가열시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 고주파 발생기(31) 및 상기 고주파 발생기(31)에 전기적으로 연결된 유도코일(32)과; 상기 유도코일(32)이 감기도록 된 원통형으로 이루어지고, 일측과 타측에 공급수의 유출입이 가능하도록 유입구(35)와 배출구(36)가 형성된 보일러바디(33)와; 상기 보일러바디(33) 내에 구비되어 외주면 상에 공급수가 흐르는 나선형의 유로홈(40)이 형성된 열교환 파이프(34)를 포함하여 이루어진 인덕션 보일러 및 이를 이용한 가열시스템이 제공된다.

Description

인덕션 보일러 및 이를 이용한 가열시스템{Induction boiler and heating system using this}

본 발명은 인덕션 보일러 및 이를 이용한 가열시스템관한 것으로, 보다 상세하게는 간단한 가열구조에 의해 소요되는 소비전력을 대폭적으로 절감할 수 있어 경제적인 운전이 가능한 새로운 구조의 인덕션 보일러 및 이를 이용한 가열시스템에 관한 것이다.

일반적으로 인덕션 보일러는 대개 고주파나 저주파를 이용한 유도가열에 의해 온수나 난방 등을 공급할 수 있도록 된 것으로, 이는 소음이나 냄새 및 유해가스 및 폭발위험 등이 없을 뿐만 아니라 소비전력이 적게 소요되어 경제성과 친환경적인 요소를 갖는 것이다.

이러한 인덕션 보일러의 일례에 따르면, 전기구동에 의해 작동되는 고주파 발생기와, 이 고주파 발생기에 연결되는 유도코일이 구비되고, 상기 고주파 발생기와 유도코일 사이에는 온수관이 나선형으로 권취되어 공급수의 가열이 이루어지도록 된 것이다.

그런데 이러한 종래의 인덕션 보일러는 유도코일에 의해 가열하는 온수관의 가열면적이 넓어 전력소모가 클 뿐만 아니라 가열하는 데에 소요되는 시간이 길어 사용상의 불편함이 따를 수 있는 것이며, 또한 이러한 인덕션 보일러를 사용하는 히트펌프 시스템에서도 인덕션 보일러를 구동하는 것과는 별도의 소비전력이 소요되어 경제적인 운전을 하는 데에 한계가 있는 것이다.

한국 공개특허공보(제10-2011-0056748호) 2011. 05. 31.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 간단한 가열구조에 의해 소요되는 소비전력을 대폭적으로 절감할 수 있어 경제적인 운전이 가능할 뿐만 아니라 간단한 구성에 따른 예열구조에 의해 가열효과를 증대시킬 수 있으며, 스팀을 이용한 자가발전 구조에 의해 시스템의 경제성을 확보할 수 있는 새로운 구조의 인덕션 보일러 및 이를 이용한 가열시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 특징에 따르면, 고주파 발생기(31) 및 상기 고주파 발생기(31)에 전기적으로 연결된 유도코일(32)과;

상기 유도코일(32)이 감기도록 된 원통형으로 이루어지고, 일측과 타측에 공급수의 유출입이 가능하도록 유입구(35)와 배출구(36)가 형성된 보일러바디(33)와;

상기 보일러바디(33) 내에 구비되어 외주면 상에 공급수가 흐르는 나선형의 유로홈(40)이 형성된 열교환 파이프(34)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 인덕션 보일러가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 열교환 파이프(34)는 일단이 막힌 상태에서 내부에 공급수가 충전되는 내부공간(42)이 형성되고, 상기 내부공간(42)은 상기 유입구(35) 및 유로홈(40)에 연통되는 것을 특징으로 하는 인덕션 보일러가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 공급수를 가열하기 순환시키도록 된 순환라인(12)과, 부하측(R)에 온수나 난방을 공급하도록 된 공급라인(13)이 연결된 온수탱크(11)와;

상기 온수탱크(11) 상의 공급수를 펌핑하도록 상기 순환라인(12) 및 공급라인(13) 상에 구비된 순환펌프(14) 및 공급펌프(15)와;

상기 순환라인(12) 상에 구비되어 순환되는 공급수를 가열하도록 된 인덕션 보일러(30)를 포함하여 이루어지며;

상기 인덕션 보일러(30)는 고주파 발생기(31) 및 상기 고주파 발생기(31)에 전기적으로 연결된 유도코일(32)과;

상기 유도코일(32)이 감기도록 된 원통형으로 이루어지고, 일측과 타측에 공급수의 유출입이 가능하도록 유입구(35)와 배출구(36)가 형성된 보일러바디(33)와;

상기 보일러바디(33) 내에 구비되어 외주면 상에 공급수가 흐르는 나선형의 유로홈(40)이 형성된 열교환 파이프(34)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 인덕션 보일러를 이용한 가열시스템이 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 인덕션 보일러(30)에는 스팀을 생산할 수 있도록 상기 배출구(36)를 일시적으로 폐쇄하는 개폐밸브(44)와, 상기 보일러바디(33)의 일측에 형성된 스팀공급구(43) 및 이 스팀공급구(43)를 개폐하는 다른 개폐밸브(45)가 구비되며;

상기 스팀공급구(43)에 연결되어 스팀에 의해 발전이 가능하도록 된 스팀제너레이터(20)와;

상기 스팀제너레이터(20)에 의해 생산된 전기를 저장하여 상기 순환펌프(14) 또는 공급펌프(15)를 구동하도록 된 배터리(21)가 연결된 것을 특징으로 하는 인덕션 보일러를 이용한 가열시스템이 제공된다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 외주면에 나선형의 유로홈(40)이 형성된 열교환 파이프(34)가 구비되고, 상기 열교환 파이프(34)의 외주상에 유도코일(32)을 감기도록 구비됨으로써, 상기 유도코일(32)에 의해 상기 열교환 파이프(34)를 가열할 때에 고주파에 의해 상기 열교환 파이프(34)의 표면을 주로 가열하는 것이 가능함에 따라 상기 열교환 파이프(34)의 표면에 형성된 유로홈(40) 상의 공급수를 용이하게 가열할 수 있으며, 이에 의해 상기 열교환 파이프(34)의 가열부위를 최소화한 상태에서도 온수의 생산이 가능할 뿐만 아니라 이에 의해 전력소비를 최소화하여 경제적인 운전이 가능한 장점이 있는 것이다.

또한 본 발명은 상기 열교환 파이프(34)의 내부에 공급수를 충전하도록 된 내부공간(42)이 형성됨으로써, 상기 내부공간(42) 상에 충전된 공급수가 상기 유도코일(32)에 의해 일부 가열된 상태로 예열되어 상기 유로홈(40)으로 공급됨에 따라 공급수의 가열효과를 더욱 증대시킬 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명은 온수탱크(11) 상의 물을 순환시켜 전술된 바와 같은 구성의 인덕션 보일러(30)에 의해 가열하도록 구비됨으로써, 시스템의 전체적인 전력소모를 절감하여 경제적인 운전이 가능하고, 상기 인덕션 보일러(30)는 일시적인 배출구(36)를 폐쇄한 상태에서 스팀을 생산할 수 있도록 구비되며, 이에 따라 상기 인덕션 보일러(30)에 의해 생산된 스팀을 스팀제너레이터(20)를 통해 발전하여 배터리(21)에 저장할 수 있으며, 또한 상기 배터리(21)에 저장된 전기를 이용하여 상기 온수탱크(11)에 연결된 순환라인(12) 또는 공급라인(13) 상의 순환펌프(14)나 공급펌프(15)를 구동하는 데에 사용할 수 있을 뿐만 아니라 상기 배터리(21)에 저장된 전기를 비상시의 예비전력이나 평상시의 절전운전 등에 이용할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 보일러를 도시한 사시도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 분해 사시도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 단면도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 시스템을 도시한 구성도

상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예를 도시한 것이다. 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 인덕션 보일러(30)는 외주면에 유도코일(32)이 감기도록 된 원통형의 보일러바디(33)가 구비되고, 상기 보일러바디(33)에는 일측과 타측에 각각 형성되어 공급수의 유출입이 가능하도록 유입구(35)와 배출구(36)가 형성되는데, 이러한 보일러바디(33)는 상기 유도코일(32)이 감기는 메인바디(37)와 상기 메인바디(37)의 양단에 각각 상기 유입구(35)와 배출구(36)를 형성하여 결합되는 단부캡(38,39)으로 구비될 수 있는 것이다.

또한 이와 같은 보일러바디(33)의 내부에는 내주면에 밀착된 상태로 결합되는 열교환 파이프(34)가 내장되고, 상기 열교환 파이프(34)는 외주면상에 나선형의 유로홈(40)이 형성되는데, 이를 도 3을 더하여 설명하면 다음과 같다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 열교환 파이프(40)는 일정 두께를 갖는 파이프부재의 외주면을 직접적으로 나선가공하여 상기 유로홈(40)을 형성한 것이고, 상단은 플러그(41) 등에 의해 막힌 상태로 내부에 일정 면적으로 내부공간(42)을 형성한 것이며, 상기 내부공간(42)은 개방된 하단을 통해 상기 유입구(35) 및 유로홈(40)의 일단에 연통되도록 구비된 것이다.

이와 같은 본 발명의 인덕션 보일러(30)는 상기 유도코일(32)에 의해 발생된 고주파 또는 저주파로 상기 보일러바디(33)와 상기 열교환 파이프(34)를 동시에 가열하게 되는데, 대략 20kHZ 정도의 고주파를 사용하는 경우에는 상기 열교환 파이프(34)의 두께를 전체적으로 가열하기보다는 상기 유로홈(40)이 형성된 열교환 파이프(34)의 표면을 주로 가열할 수 있게 된다.

이는 상기 유도코일(32)에 의해 가열하는 면적으로 최소화한 상태에서도 상기 유로홈(40)을 집중적으로 가열하여 그에 흐르는 공급수를 효과적으로 가열할 수 있으며, 이에 따라 온수를 생산하는 데에 소요되는 전력소비를 최소화하여 장치의 경제적인 운전이 가능하게 된다.

또한 상기 열교환 파이프(34)의 내부에는 일정 면적의 내부공간(42)이 형성되어 일정량의 물이 충전된 상태가 되는데, 이는 상기 유도코일(32)에 의해 상기 열교환 파이프(34)의 표면을 가열할 때에 그 열의 일부가 전도되어 상기 내부공간(42) 상의 물을 예열시킬 수 있고, 이에 의해 상기 유로홈(40) 상으로 흐르는 공급수를 고온으로 가열하는 데에 소요되는 시간이나 에너지를 줄일 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 인덕션 보일러(30)에는 상기 배출구(36)를 통해 온수가 배출되는 것 대신에 별도의 스팀공급구(43)에 의해 스팀을 공급할 수도 있는데, 이를 위해 상기 보일러바디(33)의 배출구(36) 측에는 유로를 개폐하는 개폐밸브(44)가 구비됨과 동시에 상기 배출구(36)의 일측에 상기 유로홈(40)에 연통되는 별도의 스팀공급구(43)와 이를 개폐하는 다른 개폐밸브(45)가 구비될 수 있는 것이다.

이러한 구성에 따르면, 온수를 생산할 때에는 상기 배출구(36)를 개방하고 상기 스팀공급구(43)를 폐쇄한 상태에서 상기 배출구(36)를 통해 온수가 배출되고, 스팀을 생산할 때에는 상기 스팀공급구(43)를 개방하고 상기 배출구(36)를 폐쇄하여 상기 스팀공급구(43)를 통해 스팀을 배출하게 된다.

전술된 바와 같이 스팀을 생산하는 경우에는 후술되는 가열시스템(10)에서 장치를 구동하는 전기를 공급하는 데에 사용될 수 있는데, 이를 도 4를 더하여 설명하면 다음과 같다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 가열시스템(10)은 일정 용량의 공급수가 충전되도록 된 온수탱크(11)가 구비되는데, 상기 온수탱크(11)에는 공급수를 가열하도록 순환시키는 순환라인(12)이 일측에 연결되고, 부하측에 온수나 난방을 공급하도록 된 공급라인(13)이 타측에 연결된 것이다.

또한 상기 순환라인(12)과 공급라인(13) 상에는 물을 펌핑하기 위한 순환펌프(14)와 공급펌프(15)가 위치되고, 상기 순환라인(12) 상에는 공급수를 가열하기 위한 인덕션 보일러(30)가 결합되는데, 상기 인덕션 보일러(30)는 전술된 유도코일(32)을 작동시키기 위해 고주파 발생기(31)가 전기적으로 연결되고, 상기 보일러바디(33)는 단일개로 구비되거나 직렬 또는 병렬로 연결된 복수로 이루어질 수 있는 것이다.

이와 같은 가열시스템(10)에 의하면, 상기 온수탱크(11) 상의 공급수를 상기 순환라인(12)을 통해 순환시키면서 상기 인덕션 보일러(30)에 의해 가열하고, 상기 공급라인(13)을 통해 부하측(R)에 공급하게 되는데, 필요에 따라서는 일시적으로 상기 인덕션 보일러(30)에 의해 스팀을 생산할 수 있도록 작동 가능한 것으로, 이를 위해 상기 인덕션 보일러(30)의 스팀공급구(43)에는 스팀에 의해 발전이 가능하도록 된 스팀제너레이터(20)가 연결되고, 이 스팀제너레이터(20)에는 전기를 저장하도록 된 배터리(21)가 결합될 수 있는 것이다.

이와 같이 상기 배터리(21)에 저장된 전기는 상기 순환펌프(14)나 공급펌프(15)를 구동하는 구동에너지로 활용이 가능할 뿐만 아니라 이에 의해 비상시에 예비전력으로 사용하거나 평상시에 절전운전이 가능하도록 연결되어 작동상의 편리함을 제공함과 동시에 시스템의 경제적인 운전에 도움을 줄 수 있게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

Claims (4)

1. 고주파 발생기(31) 및 상기 고주파 발생기(31)에 전기적으로 연결된 유도코일(32)과;
   상기 유도코일(32)이 감기도록 된 원통형으로 이루어지고, 일측과 타측에 공급수의 유출입이 가능하도록 유입구(35)와 배출구(36)가 형성된 보일러바디(33)와;
   상기 보일러바디(33) 내에 구비되어 외주면 상에 공급수가 흐르는 나선형의 유로홈(40)이 형성된 열교환 파이프(34)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 인덕션 보일러.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 열교환 파이프(34)는 일단이 막힌 상태에서 내부에 공급수가 충전되는 내부공간(42)이 형성되고, 상기 내부공간(42)은 상기 유입구(35) 및 유로홈(40)에 연통되는 것을 특징으로 하는 인덕션 보일러.
   
3. 공급수를 가열하기 순환시키도록 된 순환라인(12)과, 부하측(R)에 온수나 난방을 공급하도록 된 공급라인(13)이 연결된 온수탱크(11)와;
   상기 온수탱크(11) 상의 공급수를 펌핑하도록 상기 순환라인(12) 및 공급라인(13) 상에 구비된 순환펌프(14) 및 공급펌프(15)와;
   상기 순환라인(12) 상에 구비되어 순환되는 공급수를 가열하도록 된 인덕션 보일러(30)를 포함하여 이루어지며;
   상기 인덕션 보일러(30)는 고주파 발생기(31) 및 상기 고주파 발생기(31)에 전기적으로 연결된 유도코일(32)과;
   상기 유도코일(32)이 감기도록 된 원통형으로 이루어지고, 일측과 타측에 공급수의 유출입이 가능하도록 유입구(35)와 배출구(36)가 형성된 보일러바디(33)와;
   상기 보일러바디(33) 내에 구비되어 외주면 상에 공급수가 흐르는 나선형의 유로홈(40)이 형성된 열교환 파이프(34)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 인덕션 보일러를 이용한 가열시스템.
   
4. 제3항에 있어서, 상기 인덕션 보일러(30)에는 스팀을 생산할 수 있도록 상기 배출구(36)를 일시적으로 폐쇄하는 개폐밸브(44)와, 상기 보일러바디(33)의 일측에 형성된 스팀공급구(43) 및 이 스팀공급구(43)를 개폐하는 다른 개폐밸브(45)가 구비되며;
   상기 스팀공급구(43)에 연결되어 스팀에 의해 발전이 가능하도록 된 스팀제너레이터(20)와;
   상기 스팀제너레이터(20)에 의해 생산된 전기를 저장하여 상기 순환펌프(14) 또는 공급펌프(15)를 구동하도록 된 배터리(21)가 연결된 것을 특징으로 하는 인덕션 보일러를 이용한 가열시스템.

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